JP6219725B2 - 真空断熱ガラスユニット向け可変赤外線素子を組み込んだ局所加熱技術、及び／又は局所加熱装置 - Google Patents

Description

本発明のある例示的実施形態は、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）ユニット用の端部封止技術に関する。より詳細には、発明のある例示的実施形態は、端部シール完成のためのユニット及び／又はユニット化オーブンの端部シールへの局所加熱提供技術に関する。発明のある例示的実施形態では、複数の赤外線（ＩＲ）加熱素子を、近赤外線（ＮＩＲ）及び／又は短波長赤外線（ＳＷＩＲ）帯域のピーク波長でのＩＲ放射線放射のため制御可能であり、ＩＲ加熱素子にかかる電圧を調節することによりピーク波長を変更することができる。ＶＩＧ端部シール形成に使用されるフリット材料を優先的に加熱し、一方ではＶＩＧユニット基板への熱量供給を減らすため、ピーク波長を選択することができる。

真空ＩＧユニットは当技術分野では知られている。例えば、米国特許第５，６６４，３９５号、第５，６５７，６０７号及び第 ５，９０２，６５２号を参照のこと。これら特許の開示内容は全て本明細書に援用し本明細書の一部とする。

図１〜図２に従来型真空ＩＧユニット（真空ＩＧユニット、すなわちＶＩＧユニット）を例示する。真空ＩＧユニット１には、その間に真空化した又は低圧空間６を囲い込む間隔をおいた２枚のガラス基板２，３が含まれる。ガラスシート／基板２，３は、溶融はんだガラスの周辺部又は端部シール４と支柱又はスペーサー５により相互に連結されている。

排気管８は、ガラスシート２の内表面からガラスシート２の外表面にある凹部底面１１に通じる開口部１０又は穴１０に、はんだガラス９により気密封止されている。基板２，３の間の空洞内部を真空化し、低圧区域又は空間６を作ることができるように、吸引装置を排気管８に接続する。排気後、真空空間を封止するため排気管８を溶接する。凹部１１には封止済み排気管８は取り付けられたままとなる。凹部１３には任意で化学ゲッターを取り付けてもよい。

溶融はんだガラス周辺部シール４を備えた従来型真空ＩＧユニットは以下の方法で製造されている。まず（最終的にはんだガラス端部シール４を形成する）溶体状ガラスフリットを、基板２の周辺部に置く。スペーサー５とガラスフリット／溶体をその間に挟みこむように、基板２の上に別の基板３を置く。その後、シート２，シート３、スペーサー及びシール材を含む組立品全体をおおよそ５００℃に加熱する。その温度でガラスフリットは溶け、ガラスシート２，３表面を濡らし、最終的に周辺部又は端部気密シール４を形成する。このおおよそ５００℃の温度を約１時間から８時間の間保つ。周辺部／端部シール４及び排気管８周囲のシールが形成された後に、組立品を室温まで冷却する。米国特許第５，６６４，３９５号のコラム２には、従来型の真空ＩＧ加工温度は１時間でおおよそ５００℃と記載されていることに留意されたし。３９５号特許の発明者コリンズ（Ｃｏｌｌｉｎｓ）は、レンツェン、ターナー及びコリンズ（Ｌｅｎｚｅｎ、Ｔｕｒｎｅｒ、ａｎｄ Ｃｏｌｌｉｎｓ）による『真空ガラスにおける熱ガス放出』で『端部封止工程は現在非常に遅い：典型的には、試料温度を時間当たり２００℃で上昇させ、はんだガラス組成により４３０℃から５３０℃の範囲の一定の温度で１時間維持する。』と述べている。端部シール４の形成後、低圧域６を作るため排気管を通して真空引きを行う。

残念なことに、端部シール４の形成に利用される組立品全体に対する上述の高温と長時間に渡る加熱時間は、特に真空ＩＧユニットで倍強度ガラスや強化ガラスを基板２，３として使用することが望ましい場合、望ましいものではない。図３〜図４に示すように、強化ガラスは加熱時間の関数として高温への曝露により強度を失う。さらには、そのような高温の加工温度は、ある事例ではガラス基板の片方又は両方に塗布することができる、ある低放射（ｌｏｗ−Ｅ）コーティングには逆効果をもたらす可能性がある。

図３は、完全な熱強化板ガラスが、様々な期間様々な温度に曝露されることによって、どのようにしてインチ当たり３，２００ＭＵの中央部引張応力という最初の硬度を失うかを例示するグラフである。図３のｘ軸は（１時間から１，０００時間まで）時間を指数関数的に表したもので、ｙ軸は熱曝露後に残る最初の強度をパーセントで表したものである。図４は、ｘ軸の範囲を０時間から１時間まで指数関数的に表したものである点を除き、図３と同様のグラフである。

図３に、華氏（°Ｆ）表示のそれぞれ異なる温度への曝露を示す７つの曲線を示す。４００°Ｆ（図３グラフ上部を横切る）、５００°Ｆ、６００°Ｆ、７００°Ｆ、８００°Ｆ、９００°Ｆ、及び９５０°Ｆ（図３のグラフ最下部）の様々な曲線／直線となっている。９００°Ｆはおおよそ４８２℃に当たり、図１〜図２にある前述の従来型はんだガラス周辺部シールの形成に利用される範囲内となる。したがって、図３の９００°Ｆの曲線に参照番号１８という表示をして注目を促している。グラフに示すように、この温度（９００°Ｆ又は４８２℃）への１時間の曝露後は最初の強度の２０％しか残存しない。そのような強度の著しい喪失（すなわち８０％の喪失）はもちろん望ましくない。

図３〜図４では、熱強化シートを９００°Ｆで１時間加熱する場合に対し、８００°Ｆ（約４２８℃）で１時間加熱する場合、はるかに優れた熱強化シートの残存強度を示すことに留意されたい。そのようなガラシシートは８００°Ｆへの１時間の曝露後、最初の強度の約７０％を保持する。これは、９００°Ｆに同時間曝露した場合の２０％未満という残存強度に比較して著しく優れたものである。

ユニット全体を長時間加熱しないことに関連するもう１つの利点は、低温の支柱材料を使用することができることである。このことはいくつかの事例では望ましいとも、そうでもないともいえよう。

非強化ガラス基板を使用する場合でも、ＶＩＧ組立品全体を高温に曝露することは、ガラスの溶融や応力の発生をまねいたりする。これらの応力は、ガラスの変形及び／又は破損の可能性を増大させうる。

したがって、相対するガラスシート間に構造的にしっかりとした気密端部シールを提供することができる、真空ＩＧユニット、及びそれに対応する同製品の製造方法に対する需要が当技術分野であるということは理解されよう。また当技術分野には、はんだガラス端部シール形成のためにユニット全体を加熱する従来型真空ＩＧ製造技術よりもいっそうガラスシートの最初の強度を保持できるように周辺部シールが形成されている、強化ガラスシートを含む真空ＩＧユニットに対する需要も存在する。

本発明のある例示的実施形態の一態様は、ユニット非周辺部への加熱を減らし、それにより基板破損の可能性を減らすため、端部シール形成のためユニット周辺部を局所的に加熱することに関わる。

発明のある例示的実施形態の一態様は、ユニット化オーブンによりユニットの段階的加熱、局所加熱、及び段階的冷却を提供することに関する。局所加熱は、線形熱源のアレイ又は行列を含む実質的に線形である集束赤外線（ＩＲ）熱源により提供される。

発明のある例示的実施形態の別の態様は、真空ＩＧユニットの熱強化ガラス基板／シートの少なくともある部分が、はんだガラス端部シール材料を使用した従来型端部シール形成技術を用いた場合より、最初の強度を保持できるように形成した周辺部又は端部シールを備えた真空ＩＧユニットを提供することに関する。

発明のある例示的実施形態の別の態様は、少なくとも最終的熱強化ガラス基板の一部が、端部シール（例えば、はんだガラス端部シール）形成後、少なくとも最初の強度の約５０％を保持する、真空ＩＧユニットと同製品の製造方法の提供に関する。

発明のある例示的実施形態の別の態様は、真空ＩＧユニットで周辺部／端部シールを形成するため焼戻し後の加熱時間量を短縮することに関する。

本発明のある例示的実施形態では、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）ユニットに端部シールを形成するための装置を提供する。複数の赤外線（ＩＲ）加熱素子は、近赤外線（ＮＩＲ）及び／又は短波長赤外線（ＳＷＩＲ）帯域のピーク波長でのＩＲ放射線放射のため制御可能である。中心間距離が２−６"となるように、ＩＲ加熱素子は互いに間隔をおく。ＶＩＧ半製品が挿入可能なようにＶＩＧ半製品上表面の上及び／又は下表面の下、垂直方向１−３６"（２−１０"がより好ましい）の位置にＩＲ加熱素子を配置する。制御装置は、複数のＩＲ加熱素子によって作り出されるピーク波長を変動させるため、複数のＩＲ加熱素子への供給電圧を調整操作可能である。装置内壁には、内壁に衝突し反射するＩＲ加熱素子からのＩＲ放射線量を少なくするために適した特色を持つ材料が含まれており、反射ＩＲ放射線を通常は拡散させたり特定方向に偏らずに反射したりする。断熱材を内壁周囲に提供する。

本発明のある例示的実施形態では、端部シールを含む真空断熱ガラス（ＶＩＧ）ユニットの製造方法を提供する。ＶＩＧ半組立品を、近赤外線（ＮＩＲ）及び／又は短波長赤外線（ＳＷＩＲ）帯域のピーク波長でのＩＲ放射線放射が制御可能な複数の赤外線（ＩＲ）加熱素子を備えた装置に挿入する。複数の赤外線素子は、２−６"の中心間距離を保つため互いに間隔をおいた状態にあり、ＶＩＧ半製品上表面の上及び／又は下表面の下、垂直方向２−１０"の場所に配置されている。装置内壁には、内壁に衝突し反射するＩＲ加熱素子からのＩＲ放射線量を少なくするために適した特色を持つ材料が含まれており、反射ＩＲ放射線を通常は拡散させたり特定方向に偏らずに反射したりする。端部シール形成のため、ＶＩＧ半組立品の周辺部に提供するフリット材料を、複数のＩＲ加熱素子により加熱する。その複数のＩＲ加熱素子への供給電圧は、複数のＩＲ加熱素子によって作り出されるピーク波長を変動させるため調整可能であり、ＶＩＧ半組立品のガラス基板に対しフリット材料を優先的に加熱できる。

本発明のある例示的実施形態では、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）ユニットの端部シール形成用装置を提供する。複数の赤外線（ＩＲ）加熱素子は、近赤外線（ＮＩＲ）及び／又は短波長赤外線（ＳＷＩＲ）帯域のピーク波長でのＩＲ放射線放射が制御可能である。制御装置は、複数のＩＲ加熱素子によって作り出されるピーク波長を変動させるため、複数のＩＲ加熱素子への供給電圧を調整操作可能である。制御装置は第１及び第２モードで操作可能であり、第１モードは、ＩＲ加熱素子をおおよそ半分の電力密度、２５〜７５％（４５〜５５％がより好ましい）の電圧で作動させる予熱モードで、第２モードは、ＩＲ加熱素子を半分の電力密度、５０〜１００％（７５〜８５％がより好ましい）の電圧で作動させるフリット封止モードとなる。

本発明のある例示的実施形態では、ＶＩＧユニットの製造方法を提供する。ＶＩＧ半組立品を発熱器に提供する。ＶＩＧ半組立品には、間隔をおいて実質的に平行な第１及び第２ガラス基板、第１及び第２ガラス基板間の複数の支柱、及びその間の端部シールを形成するフリット材料が含まれる。ＶＩＧ半組立品の予熱のため、おおよそ半分の電力密度で作動している少なくとも１つの電球から、赤外線（ＩＲ）エネルギーを放射する。おおよそ半分の電力密度で作動している少なくとも１つの電球から、第１及び第２ガラス基板の吸光率が３０％未満で、ＶＩＧユニット製造で使用されるフリット材料の吸光率が５０％超（７０％又は８０％超がより好ましい）となる、事前に選択されたピークＩＲ波長で、ＩＲエネルギーを放射する。

本明細書に記載の特徴、態様、利点、及び例示的実施形態は、組み合わせることによりさらなる実施形態を実現することも可能である。

これらの及びその他の特徴及び利点は、図面と併せて代表的例示的実施形態の以下詳細説明を参照することによって、よりよくより完全に理解されよう。

従来型真空ＩＧユニットの先行技術の断面図を示す。 図１の真空ＩＧユニットの底基板、端部シール、スペーサーを図１に例示の断面で切った先行技術の平面図を示す。 様々な温度への様々な時間の曝露後の、熱強化ガラスシートの最初の強度の喪失を例示する、時間（時）対残存強度率の相関のグラフを示す。 ｘ軸に表示する時間をより小さい単位としていること以外は、図３と同様の時間対残存強度率の相関のグラフを示す。 発明のある例示的実施形態に従って、５チャンバーを備えたオーブンの例示的レイアウトを説明する簡略化した側面図を示す。 発明のある例示的実施形態に従ってユニット化オーブンの端部封止区域で移動中のＩＲ熱源の集団を上から見た図を示す。 発明のある例示的実施形態に従って、ＩＲ加熱素子に最近の位置に配置された集光及び／又は集束鏡の側面図を示す。 発明のある例示的実施形態に従って、ユニット化オーブンによるＶＩＧ組立品のフリット端部シールへの局所加熱提供工程を示す例示的フローチャートを示す。 発明のある例示的実施形態に従って、ＩＲ源アレイ下へ進入前のオーブン内ベルト上のＶＩＧ組立品を上から見た図を示す。 発明のある例示的実施形態に従って、ＩＲ源アレイへ進入中のオーブン内ベルト上のＶＩＧ組立品を上から見た図を示す。 発明のある例示的実施形態に従って、ＶＩＧ組立品の短軸に沿った封止対象端部とＶＩＧ組立品の長軸に沿った封止対象端部の部分の両方がＩＲ源アレイからのＩＲに曝露されるように、ＩＲ源アレイへさらに進入中のＶＩＧ組立品を上から見た図を示す。 発明のある例示的実施形態に従って、ＶＩＧ組立品の長軸に沿った封止対象端部のみがＩＲ源アレイからのＩＲに曝露されるように、ＩＲ源アレイへさらに進入中のＶＩＧ組立品を上から見た図を示す。 発明のある例示的実施形態に従って、ＩＲ源アレイから出つつあるＶＩＧ組立品を上から見た図を示す。 発明のある例示的実施形態に従って、第１ＶＩＧ組立品がＩＲ源アレイから出ると同時に、ＩＲ源アレイに進入しつつある第２ＶＩＧ組立品を上から見た図を示す。 発明のある例示的実施形態に従って、千鳥状ＩＲ熱源設計を組み込んだＩＲ源アレイを上から見た図を示す。 発明のある例示的実施形態に従って、ＩＲ源アレイと共に取り付けられた直列型ベルト炉の側面図を示す。 発明のある例示的実施形態に従って、２つのＩＲ源アレイと共に取り付けられた直列型ベルト炉の側面図を示す。 例示的ガラスフリットについての、対波長の透過率、反射率、吸光率をプロットしたグラフを示す。 ３．２ｍｍの透明フロートガラスについて、対波長のガラスの吸光率のグラフを示す。 例示的ＩＲ加熱素子について、電圧と温度の相関を示す。 発明のある例示的実施形態によるフリット材料の吸光特性のグラフを示す。 電圧４０％、全電球（電球使用１００％）試行について、上部と底部それぞれにつき、対時間の温度をプロットしたグラフを示す。 電圧４０％、全電球（電球使用１００％）試行について、上部と底部それぞれにつき、対時間の温度をプロットしたグラフを示す。 電圧５０％、全電球（電球使用１００％）試行について、上部と底部それぞれにつき、対時間の温度をプロットしたグラフを示す。 電圧５０％、全電球（電球使用１００％）試行について、上部と底部それぞれにつき、対時間の温度をプロットしたグラフを示す。 電圧６０％、全電球（電球使用１００％）試行について、上部と底部それぞれにつき、対時間の温度をプロットしたグラフを示す。 電圧６０％、全電球（電球使用１００％）試行について、上部と底部それぞれにつき、対時間の温度をプロットしたグラフを示す。 電圧５０％、半電球（電球使用５０％）試行について、上部と底部それぞれにつき、対時間の温度をプロットしたグラフを示す。 電圧５０％、半電球（電球使用５０％）試行について、上部と底部それぞれにつき、対時間の温度をプロットしたグラフを示す。 電圧６０％、半電球（電球使用５０％）試行について、上部と底部それぞれにつき、対時間の温度をプロットしたグラフを示す。 電圧６０％、半電球（電球使用５０％）試行について、上部と底部それぞれにつき、対時間の温度をプロットしたグラフを示す。 電圧７０％、半電球（電球使用５０％）試行について、上部と底部それぞれにつき、対時間の温度をプロットしたグラフを示す。 電圧７０％、半電球（電球使用５０％）試行について、上部と底部それぞれにつき、対時間の温度をプロットしたグラフを示す。 電圧８０％、半電球（電球使用５０％）試行について、上部と底部それぞれにつき、対時間の温度をプロットしたグラフを示す。 電圧８０％、半電球（電球使用５０％）試行について、上部と底部それぞれにつき、対時間の温度をプロットしたグラフを示す。 電圧９０％、半電球（電球使用５０％）試行について、上部と底部それぞれにつき、対時間の温度をプロットしたグラフを示す。 電圧９０％、半電球（電球使用５０％）試行について、上部と底部それぞれにつき、対時間の温度をプロットしたグラフを示す。

本発明のある実施形態は、真空ＩＧ窓ユニット周辺部又は端部の改良シール、及び／又は同製品の製造方法に関する。本明細書における『周辺部』や『端部』シールとは、シールがユニットの絶対的な周辺部や端部に位置するということを意味するのではなく、シールがユニットの少なくとも１枚の基板の端部に、又は端部近辺に（例えば、約２インチ以内に）少なくとも部分的に位置することを意味する。同様に、本明細書で使用されている『端』という表現は、ガラスの絶対的端部に限定されることなく、基板の絶対的端部にある、又は絶対的端部の近辺（例えば、約２インチ以内に）にある範囲を含んでも構わない。また、本明細書で使用されているように、『ＶＩＧ組立品』という言葉は、例えば、２枚の間隔をおいた平行な基板とフリットを含む、ＶＩＧ端部が封止及び凹部の排気前の中間製品を指すということも理解されるであろう。また本明細書では、フリットは１枚又は複数の基板の『上に』ある、又は基板によって『支えられて』いるということがあるが、このことはフリットが直接的に基板に接触しなければならないということを意味しない。別の言い方をすると、『上に』という言葉は、直接的及び間接的に上にあるということを包含し、そのため、たとえ他の材料（例えば、コーティング及び／又は薄膜）が基板とフリット間に提供されていたとしても、フリットは基板『上に』あるとみなすことができる。

本発明のある例示的実施形態では、ユニット化した区画化オーブンを使用した真空断熱ガラスユニットのフリット端部シール用優先的加熱方法を提供する。予め組み立てられたユニットをまず、フリットシールを溶融させるために必要な温度よりも低い中間温度（例えば、約２００〜３００℃）に加熱する。その後、フリットが溶融するまで約３００〜５００℃の局所的加熱を提供するため、実質的に線形である集束赤外線（ＩＲ）熱源から及び／又は近赤外線波長（例えば、波長約０．７〜５．０μｍ）で、より好ましくは、約１．１〜１．４μｍの波長で、ＩＲ放射線を発生すべく構成された熱源の少なくとも１つの実質的に二次元アレイ経由、ユニット端部を局所加熱でさらに加熱する。同時に、もし強化ガラス又は倍強度ガラスが使用されている場合、ＶＩＧユニットの熱強化ガラスシート／基板の少なくともある部分の強度喪失は、その範囲の大部分はまだ中間温度下にあるため、最初の強度の約５０％を超えるものとはならない。全体的に低温であるため、発明のある例示的実施形態の技術の使用は、試料冷却の際、有利により少ないエネルギー消費を実現し時間を節約する。局所温度はある程度はフリットを含む材料に基づき決めることができるということは理解されよう。例えば、亜鉛含有フリットは、銀含有フリットより低温を必要とする傾向がある。

発明のある例示的実施形態のユニット化オーブンには、複数のチャンバーが含まれる。一般的には、チャンバーは入口区域、端部封止区域、及び出口区域に相当しよう。例示的ユニット化オーブンには、単一区域での機能性達成のため複数のチャンバーを含むことができる（例えば、入口区域の機能性達成のために２つの入口チャンバーを提供することができるし、出口区域の機能性達成のため２つの出口チャンバーを提供することもできる、等）ということ、及び／又は本来は複数区域にある機能性達成のため単一チャンバーを提供することもできる（例えば、単一チャンバーが入口と出口区域の機能性を提供することもできる、等）ということは理解されよう。

図５は、発明の例示的実施形態に従って、５チャンバーを備えた５０の例示的レイアウトを説明する単純化した側面図であるが、これは例として提示するものであり、これに限定されるものではない。しかしながら、上に言及したように、もっと多くの又はもっと少ないチャンバーを使用することもできることは理解されよう。ある非限定的実施例では、隣接するチャンバーをチャンバー間に位置する封止ドア（隣接チャンバー間のダッシュ線で表記）で区切ることもできる。それらドアの開閉には、連結装置、滑車、及び／又はその他手段を提供することができる。

発明のある例示的実施形態のユニット化オーブン５０は、製品の流れの点では半連続的である。ＶＩＧ組立品及び／又はその内容物が互いに邪魔をしたり位置を変えたりしないように、所定のＶＩＧ組立品をある区域及び／又はチャンバーから次の場所へ物理的に移動させるために、ローラーコンベヤー５２又は他輸送技術を使用することができる。開始地点５２ａでは、ローラーコンベヤー５２がＶＩＧ組立品を、例えば、第１ドア５４経由、オーブン５０に送り込む。ＶＩＧ組立品を所定の位置に移動させ、チャンバー及び／又は区域内で適切な位置に到達した時点で止める。ＶＩＧ組立品の位置は、例えば、カメラアイや他検出手段で決めることができる。位置は特定のチャンバーの中心に、特定の水平方向及び垂直方向の位置内に調整すること（例えば、図６との関連で以下に詳細に説明するように）、等ができるが、これは例として提示するものであり、これに限定されるものではない。発明のある例示的実施形態では、例えば、ＶＩＧ組立品を十分に加熱し、はんだフリットを溶融させることができるように、等のため、特定の場所でＶＩＧ組立品を一時的に停止することが有利となろう。

発明のある例示的実施形態では、複数のＶＩＧ組立品をバッチ処理するためオーブン５０に同時に送り込むこともできる。例えば、図５に示すオーブンのような５チャンバーオーブンでは、ＶＩＧ組立品を一度に５つまでオーブンで処理することができる。その工程では各チャンバーでの進捗により開始及び停止ができる。例えば、端部封止区域は出口区域チャンバーにおいて実行される冷却より長い時間を必要とするかもしれない。したがって、異なる区域及び／チャンバーでの様々な処理時間を考慮して遅延をある程度工程に組み込んでおくことができる。

入口区域（例えば、図５の発明の例示的実施形態ではチャンバー１，２）には、ＶＩＧ組立品を段階的に加熱可能なように、実質的に同様の熱源が備え付けてある。即ち、ＶＩＧ組立品全体を実質的に均一に加熱するために、実質的に均一な熱をＶＩＧ組立品に放射することができる。ＶＩＧ組立品やその内容物の障害を減らすため、加熱はＩＲ熱源又は他手段からのＩＲ放射により実行することができる。

端部封止区域（例えば、図５のチャンバー３）には、ＶＩＧ組立品を全体として予め決めた背景温度に維持しておくため実質的に同型の熱源を取り付ける。これは、ＶＩＧ組立品全体を入口区域から中間温度に維持しておく、及び／又は入口区域から若干温度を上昇させることで達成することができる。一方では、実質的に線形である集束熱源５６は、端部に塗布したセラミックフリットを溶融させるべくＶＩＧ組立品周辺部に局所的加熱を供給する。例えば、ＶＩＧ組立品の反対側の端部にあるパラボラ鏡の使用によって、ＩＲ加熱を周辺端部に集束させることができる。例示的集束機構のさらなる詳細は、図７を参照し以下に述べる。この特別な区域のことは端部封止区域と呼ぶが、端部封止のある部分は他区域で行われてもよいことは理解されよう。例えば、ほとんどの溶融は端部封止区域内で行われようが、端部封止の一部はＩＲ放射線源の電源を落とした後に行われよう。その場合、端部は出口区域内で封止作業継続（例えば、フリットが硬化開始又は硬化継続）となってもよい。

図６は、発明の例示的実施形態に従って、ユニット化オーブンの端部封止区域における移動中のＩＲ熱源集団６２，６４を上から見た図である。図６に示したように、様々な大きさのＶＩＧ組立品を封止できるようにフリット溶融オーブンを設計する。発明のある例示的実施形態では、集束ＩＲ列の一角を所定の位置（例えば、列６２ａ〜ｂに最近の位置の角に）に固定する。図６の例では列６２ａ〜ｂは所定の位置に固定されている。そのような例示的配置では、適切なフリット溶融を確実にするため、集束ＩＲ列の２つの側のみ位置を変える必要があろう。ＩＲ源は、ＶＩＧ組立品サイズの長さにあわせて加熱長を調整するため、いつでもその区画の一部又は全体を作動させることができるように、区画に分割することもできる。これらＩＲ源列６４ａ〜ｂの部分は、例えば、アーム、レール上のローラー、及び／又は他連結装置のような機械的手段により、ＶＩＧ組立品の周辺部の様々な場所へ動かすことができる。図６で、列６４ａ〜ｂが分割され、列の分割部分６４ａ’〜ｂ’が元の位置（列６４ａ〜ｂに点線で示す）から端部封止対象ＶＩＧ組立品１’（実線で示す）に最近の位置に移動させられている様子を示している。図６の実施形態では、列６４ａ’〜ｂ’と列６２ａ〜ｂの部分に対応するＩＲ源のみをオンにしている。列６４ａ〜ｂのＩＲ源の残りの部分及び列６２ａ〜ｂのＩＲ源で最近の位置にないものをオンにする必要はない（例えば、それらはオフのままでよい）。

したがって、図６に示すように、局所熱源には、赤外線熱源素子の第１、第２、第３、及び第４列が含まれ、その列を赤外線熱源が端部溶融区域内で実質的に長方形の形となるように配置する。第１及び第２列を所定の位置に固定し、これら列は実質的に長方形の形をした赤外線熱源の２本の実質的に垂直な辺となり、また第３及び第４列は実質的に長方形の形をした赤外線熱源の別の２本の実質的に垂直な辺となる。封止対象端部により近づけるため、第２及び第３列の赤外線熱源素子をユニットの大きさによっては移動させることができる。

さらには、発明のある例示的実施形態では、熱がＶＩＧ組立品周辺部により精密に集束するように、集束鏡の角度を調整することができる（図７を参照した以下詳細説明のように）。発明のある例示的実施形態では、それぞれのユニットの仕上がり調整のため、分割されたＩＲ源の移動及び／又は集束をコンピューター制御することができる。さらには、ＩＲ源により最近の位置にするため、封止対象ＶＩＧ組立品１’の位置を上昇させることもできる。これは、ＶＩＧ組立品１’をＩＲ列６２ａ〜ｂに対して適切なＸ−Ｙ座標に移動させ、ＩＲ列６４ａ〜ｂの移動可能部を移動し、ＶＩＧ組立品１’を所定の位置に持ち上げることで達成することができる。

列内ＩＲ源はＩＲチューブでもよいが、これは例として提示するものであり、これに限定されるものではない。ＩＲチューブは、ＶＩＧ組立品の端部を加熱するのに十分な程、互いに接近してもよい（例えば、『空隙』、即ち端部周囲の非加熱域又は実質的に加熱度合いの異なる範囲無しに）が、そのようなチューブの移動を許容するため、互いに十分に遠く離れてもよい。したがって、発明のある例示的実施形態ではＩＲチューブはおおよそ５ｍｍ離して配置してもよいが、これも例として提示するものであり、これに限定されるものではない。列の大きさはＶＩＧユニット製造工程の必要性に応じて変更することができる。また、約２〜３メートルの列は、標準的なＶＩＧユニット製造で必要とされるもののほとんどを収容することができるはずであるが、これも例として提示するものであり、これに限定されるものではない。

図５を再び参照するが、１つ又は複数のチャンバーを備えた出口区域で、例えば、図５のチャンバー４，５を経由する段階的方法で、ＶＩＧ組立品を冷却することができる。段階的出口区域配置を実施すると、連続する出口区域チャンバーそれぞれをその前の出口チャンバーより低い温度に維持することができる。このことは、強制的な空気対流による冷却、冷却水配管、及び／又は個々の出口区域チャンバーから熱を取り除くために適切な他冷却手段を利用することで可能となっている。ＶＩＧ組立品は、最終的にはオーブン５０の外へ、ローラー５２ｂを経て出口ドア５８を通り、ローラーで運び出される。

図７は、発明の例示的実施形態に従って、ＩＲ加熱素子７４の最近に位置している集光及び／又は集束鏡７２の側面図である。集光及び／又は集束機構はどのようなタイプのものでも、発明の他のある例示的実施形態との関連で使用することができるということは理解されよう。ＩＲ加熱素子７４からのＩＲ放射線を、パラボラ鏡７２で、はんだフリット４に又ははんだフリット４の最近の位置に集束及び／又は集光する。ＩＲ放射線を基板２，３に対し集束させたり集束を外したりする等の目的で、鏡７２を移動及び／又は位置を変更し、ＶＩＧ組立品１’のおおよそ周辺端部を加熱することができる。

ＶＩＧ組立品端部封止工程のより詳細な説明をここで提供する。予め組み立てられたＶＩＧ組立品がオーブンに入るが、組立品には事前に塗布し焼成した周辺部フリットインクを含むことができる。ＶＩＧ組立品を入口区域で約２００℃から３００℃の間の予め決められた温度にまで加熱する。ＶＩＧ組立品全体を予め加熱し１つ又は複数の中間温度となるようにするが、これは１つ又は複数の入口チャンバーでの段階的加熱によって達成することができる。一般にＶＩＧ組立品は室温で（例えば、典型的には約２３℃であるが、他の加工環境及び／又は条件によっては異なった『室温』が適用されてもよい）オーブンに入ることになる。ＶＩＧ組立品全体は第１入口区域チャンバーで約７５℃まで、その後第２入口区域チャンバーで約１５０℃まで加熱することができる。予熱温度は約±５０℃の範囲で上下に変動しても構わないことは理解されよう。

端部封止区域では、ＶＩＧ組立品全体を約２００℃まで加熱し、ＩＲ熱源（例えば、コンピューター制御の実質的に線形のＩＲ熱源）を所定の位置に動かし、ＶＩＧ組立品周辺部に集束させる。ＩＲ放射線を基板上部及び／又は底部に『接触』させるかフリットに最近の側のみにするかは、部分的には集束／集光鏡次第であるが、ＩＲ熱源をＶＩＧ組立品端部から予め決められた距離（例えば、約０．５−１０ｃｍ）で作動させる。上で特に述べたように、例えば、ＶＩＧ組立品の反対側、ＩＲ熱源側面に提供するパラボラ鏡によって、ＩＲ熱源を集束する。ＶＩＧ組立品周辺部のフリット温度は約３００〜５００℃に制御する。この温度はフリット溶融には適切であるが、ガラスの組成により約６００℃から８００℃まで様々な値となるガラス基板の融点よりさらに低い温度である。端部封止区域での局所加熱工程の間、ガラス温度は背景温度に維持される。したがって、倍強度ガラス又は強化ガラスが使用されている場合、フリットの加熱及び／又は溶融工程中に、強度喪失が生じないか、強度喪失の度合いは軽減される。

端部封止区域でのフリット溶融に引き続いて、ＶＩＧ組立品を出口区域に移動させる。出口区域には１つ又は複数の段階的温度降下域（又はチャンバー）を含むことができる。ＶＩＧ組立品がオーブンを出る時に約１００℃未満の温度となるように温度を下げる。発明のある例示的実施形態では、第１出口チャンバーではＶＩＧ組立品全体の温度を約１５０℃に降下させ、その後第２出口チャンバーで約７５℃に降下させる。上のように、段階的温度降下では、前述の数字から約±５０℃程度まで上下に変動してもよい。

図８は発明の例示的実施形態に従って、ユニット化オーブンによりＶＩＧ組立品のフリット端部シールに局所加熱を提供する工程を示す例示的フローチャートである。処置Ｓ８２では、複数の封止対象端部を含むＶＩＧ組立品をユニット化オーブンに入れる。ＶＩＧ組立品はローラーコンベヤーにより、例えば、ドアを経由して、オーブン内へ運ばれる。処置Ｓ８４では、ユニット化オーブンの入口区域でＶＩＧ組立品を１つの又は複数の中間温度へ予め加熱する。中間温度はガラスや封止対象端部のフリット融点未満の温度である。

処置Ｓ８６のユニット化オーブンの端部封止区域において、局所加熱を（例えば、１つ又は複数の実質的に線形のＩＲ熱源を使用し、近赤外線波長（例えば、波長約０．７〜５．０μｍ）であるが、より好ましくは約１．１〜１．４μｍのＩＲ放射線を発生させ）封止対象のＶＩＧ組立品の端部に提供する。局所加熱は中間温度を超える温度であり、端部周辺フリットを溶融させるに十分なものである。温度はフリット材料の組成に合わせ選択可能である。ＶＩＧ組立品は、封止対象の周辺端部に最近の範囲を除き、中間温度に近い温度に（例えば、ガラスの溶融を避けるため十分に低い温度に、但し中間温度から約±５０℃を超えて変動しないように）維持しておく。

局所加熱を提供するため、表示していない処置で、複数の熱源（例えば、実質的に線形のＩＲ熱源）を例えば列内に提供する。少なくとも列のいくつかは所定の位置に固定することができる。ＶＩＧ組立品は、少なくとも封止対象の端部のいくつかが固定列に隣接するように、固定列に対し最近の位置に配置することができる。固定列に隣接していないＶＩＧ組立品の端部に対し最近の位置への熱供給のため、可動熱源を含む追加列を配置することができる。集光及び／集束鏡を提供することにより、加熱対象域をより細かく調整することができる。

再び図８を参照するが、処置Ｓ８８では、ＶＩＧ組立品をオーブンの出口区域で冷却する。ＶＩＧ組立品の破損及び／又はＶＩＧ組立品を含む基板の強度喪失の可能性を減らすため、ＶＩＧ組立品への予熱及び／又は冷却を段階化することができる。発明のある例示的実施形態では、複数のチャンバーを１つ又は複数の区域に提供することができる。そのような実施形態との関連で、例えば、加熱及び／又は冷却工程を段階化する場合、複数のチャンバーを温度上昇及び／又は冷却工程のために提供することができる。発明のある他の実施形態では、単一チャンバーを、複数区域の機能を果たさせるべく構成することができる（例えば、単一チャンバーが基板に予熱を与え且つ／又は冷却する、単一チャンバーが基板に予熱を与え且つ／又は端部に局所加熱を提供する、単一チャンバーが端部に局所加熱を提供し且つ／又は基板を冷却する、等）。

このように、ある例示的実施形態は有利に、迅速にフリットを加熱、溶融し、冷却する。このことはＶＩＧ組立品端部の最近の位置に温度勾配を形成することに役立つ。温度勾配は、今度はガラスの強度喪失及び／又は破損可能性の低減に役立つ。発明のある例示的実施形態では、ＶＩＧユニットの熱強化ガラスシート／基板の少なくともある部分の強度喪失は、最初の強度の約５０％を超えるものにはならない。

発明のある例示的実施形態ではＶＩＧ端部に、非端部範囲では相対的に低温を維持しながら周辺部フリットを溶融する、集束ＩＲ熱源アレイを含む局所加熱を用いて熱供給する。ＩＲ熱源アレイは局所加熱源における移動部の数を減少させ、いくつかの実施形態においては温度の異なる区域間に間隔を必ずしも必要としない。アレイは標準的ベルト炉に比較的容易に取り付けることができる。この設計のもう１つ別の利点は、様々な大きさや形のＶＩＧユニット（例えば、様々な大きさの、実質的に長方形や実質的に非長方形の形のＶＩＧユニット）を製造するために利用できるということである。

可動熱源の実行システムの代わりに、又はその追加として、発明のある例示的実施形態は、ベルト炉、即ち『棺』型炉のような、直列型炉に取り付けられた集束ＩＲ源の実質的静止アレイにより、局所加熱を提供することができる。アレイには、それぞれの点がある一定の範囲を覆う、幅×長さの数の点状ＩＲ源の行列が含まれる。点状ＩＲ源のオン／オフ動作は、端部のそれぞれの点をＩＲ源で、例えば、フリットを溶融するに必要な量と等しい、予め決められた一定の総エネルギーで照射できるようにコンピューターで個別に制御可能である。アレイの幅はベルトの実効幅全体を包含し、アレイの長さはフリットを溶融するに十分な熱を供給することができる。アレイ長は、
Ｅ＝Ｌ＊Ｄ／Ｖ
の式により概算可能である。式中のＥはフリット溶融に使用される範囲単位の総エネルギーであり、Ｌはアレイ長、ＤはＩＲ源の電力密度、Ｖは炉のライン速度である。

ＩＲ源アレイの操作について、図９ａ〜９ｆを参照し詳細に説明する。便宜的に、個々の熱源はそれぞれ＃ＬＷと呼ぶ命名法を用いて個別に識別する。図９ａに示すＬ軸とＷ軸の交点を、Ｌ軸及びＷ軸の番号１とする。したがって、例えば、図９ａ〜９ｆでは、左上の熱源は＃９８となり、右下の熱源は＃１１となる。

図９ａは、発明の例示的実施形態に従って、ＩＲ源アレイ９０の下へ進入前のオーブン内ベルト９２上のＶＩＧ組立品１’を上から見た図である。ＶＩＧ組立品１’がＩＲ源アレイ９０の下に進む前に、ＩＲ源全てはオフとなる（例えば、ＩＲ源アレイ９０の灰色表示の丸全てで示す）。

図９ｂは、発明の例示的実施形態に従って、ＩＲ源アレイ９０へ進入中のオーブン内ベルト９２上のＶＩＧ組立品１’を上から見た図である。ＶＩＧ組立品の先行端部がアレイ下にある時に、封止対象のＶＩＧ組立品１’端部を覆うＩＲ源がオンとなる。したがって、図９ｂ例では、黒い丸で示すように、構成単位の＃１１から＃１６までがオンとなる。この時ＩＲ源アレイ９０の他の熱源はオフのままである。

図９ｃは、発明の例示的実施形態に従って、ＶＩＧ組立品１’の短軸に沿った封止対象端部とＶＩＧ組立品１’の長軸に沿った封止対象端部の部分の両方を、ＩＲ源アレイ９０からのＩＲに曝露させるように、ＩＲ源アレイ９０へさらに進入中のＶＩＧ組立品１’を上から見た図である。図９ｃに示すように、ＶＩＧ組立品１’はさらにアレイ部へ進入し、ＩＲ源は先行端部を追いかける形でＷ＝１からＷ＝２へ、その後Ｗ＝３へと切り替わる。一方で、ＶＩＧ組立品１’長軸に沿った封止対象端部を熱に曝露しておくため、＃１１、＃２１、＃１６，及び＃２６は引き続き『オン』のままとなる。

図９ｄは、発明の例示的実施形態に従って、ＶＩＧ組立品１’の長軸に沿った封止対象端部のみをＩＲ源アレイ９０からのＩＲに曝露させるように、さらにＩＲ源アレイ９０に進入中のＶＩＧ組立品１’を上から見た図である。側端部のみアレイ下となると、『オン』のパターンは進行方向に沿って２本の平行線となり、それ以外の全ての熱源は『オフ』となる。図９ｄに示すように、第２の封止対象端部を備えたＶＩＧ組立品１’がアレイに向かってベルト９２上を近づいてくる。

図９ｅは、発明の例示的実施形態に従って、ＩＲ源アレイ９０から出つつあるＶＩＧ組立品１’を上から見た図である。後縁がアレイに進入すると、後縁に対し再び縦列Ｌ＝１、２、３、…がこの順番でオンとなる。後縁が通過した後は、次の組立品１’が進入するまで、縦列全体が完全にオフとなる。組立品１’がアレイ部９０を離れるまでに、周辺部の全ての点はフリット溶融に十分な実質的に等しいエネルギー量を受けている。

図９ｆは、発明の例示的実施形態に従って、第１組立品１’がアレイ９０を出ると同時に、アレイ９０に進入しつつある第２ＶＩＧ組立品１’を上から見た図である。図９ｆでわかるように、第１ＶＩＧ組立品１’と第２ＶＩＧ組立品１’の大きさは異なっている。このように、第２ＶＩＧ組立品１’がアレイ部に進入すると、工程は繰り返されるが、横列Ｗ＝７は第２ユニットの幅の大きさによってオンとなる。

したがって、封止対象端部が熱源の最近の位置にある（例えば、熱源から発せられる熱の範囲内）か否かにより、アレイの横列と縦列それぞれにある各熱源を選択的に作動するということは理解されよう。また、アレイは実質的に二次元であることも理解されよう。

発明のある例示的実施形態では、どの熱源のオンにするかの決定はオペレーターによって事前にプログラムすることができる。発明のある例示的実施形態では、ＶＩＧ組立品の大きさ及び／又は位置を測定するために、例えば、オンにすべきアレイの熱源とオンにすべき時間を決めるために、カメラアイや他検出機構を使用することができる。

単一のＩＲ熱源（例えば、アレイ内の）により発せられるエネルギー強度は、放射エネルギーが範囲中心で最高となるように、ある範囲に渡って実質的に正規分布となるということは理解されよう。したがって、間隔をおいたＩＲ熱源のアレイを組み込んだ配置により、高エネルギー域と低エネルギー域の『縞』が作り出されることも時にはある。時には、このため局所溶融と非局所溶融という結果になる場合もある。即ち、ある範囲又はある複数の範囲にちょうど十分な又は大きすぎるエネルギーが照射されることも時にあり、一方で隣接域又は複数の隣接域には十分なエネルギーが与えられない場合がある。

したがって、発明のある例示的実施形態には、熱源が千鳥状のＩＲ熱源アレイを組み込むことができる。図１０は、発明の例示的実施形態に従い、千鳥状ＩＲ熱源設計を組み込んだＩＲ源アレイ９０’を上から見た図である。図１０では、アレイ９０’の熱源それぞれを、左から右へ、第１熱源の南東部分が第２熱源の北西部分と隣接し、第２熱源の北東部分が第３熱源の南西部分と隣接する、等となるように配置する。この及び／又は他の配置は、高低曝露域を交互に提供することで、別の方法では時に生じるかもしれない縞状域を平準化することに有利に役立つことになろう。図１０の千鳥状ＩＲ熱源設計は、図９ａ〜９ｆの設計と実質的に同様に働く。

発明のある例示的実施形態では、エネルギーを平準化し、加熱対象域に熱を実質的に均一に分配するため、拡散装置をそれぞれのランプの最近の位置に配置することもできる。拡散装置が無い場合エネルギーは特定の形状（例えば、円形ランプが使用された場合は円形で）や上で特に述べたように縞状に提供されるかもしれない。一般的には、アレイ熱源からより均一な熱流束を供給するため、拡散装置はアレイの熱源それぞれに提供することができる。図９ａ〜９ｆのアレイ設計及び／又は図１０のアレイ設計との関連で、拡散装置を使用することができることは理解されよう。

図１１ａは、ＩＲ源のアレイ９０が取り付けられた直列型ベルト炉の側面図である。予め組み立てられたＶＩＧ組立品１’が炉に進入し、予め決められた背景温度（典型的には約２００℃から３００℃の間）に達するように段階的温度上昇区域を通して加熱される。ＩＲアレイ９０をこの背景温度区域で取り付け、上述の工程又は他工程でＶＩＧ組立品１’周辺部のフリットを溶融する。炉のベルト９２は全工程時間中、ＶＩＧ組立品１’周辺部に十分な加熱を提供し、ＶＩＧ組立品１’端部周囲のしっかりした気密シールを確実にするために選択された一定の速度で継続的に動くことができる。排気口管シールも必要であればＩＲアレイ９０を同時に使用して同じ又は他方法で封止することができる。ＶＩＧ組立品１’端部に十分な優先的加熱を提供するため、個々のＩＲ熱源をコンピューター制御でオン・オフ切り替えする。ＶＩＧ組立品１’端部のフリット温度は、フリットを溶融するに適切であるがガラス融点よりは低い、約３５０℃から５００℃の間に制御する。一方で、ガラス温度は背景温度に、又は背景温度に近い温度に維持する。その後ＶＩＧ組立品１’を、例えば、オーブンを出る時に約１００℃未満の温度まで下がるまで、段階的温度降下区域を通して移動させる。上で特に述べたように、発明のある例示的実施形態では、区域は分割されたチャンバーとすることもできるし、同じチャンバーとすることもできる。

単一ＩＲ熱源をオンにすると、発生するエネルギーは時間の経過に伴い実質的に正規分布となることは理解されよう。このように、エネルギーは段階的上昇、安定化、段階的降下となる場合が多い。したがって、発明のある例示的実施形態では、コンピューター制御のシステムは、意図したエネルギーがその対象域に到達することを確実にするため、ＶＩＧ組立品が下に来る前に単一ランプをオンにすることができ、及び／又は加熱を避けるべき隣接域への曝露を減らすため、ＶＩＧ組立品が出る前にランプをオフにすることもでき有利である。このように、ユニットが連続するアレイ縦列を越えて移動すると、封止対象端部が熱源から発する熱に曝露される前にアレイ横列と縦列の各熱源が作動し、封止対象端部が熱源から発する熱から離れる前に停止する。

図１１ｂは、発明の例示的実施形態に従って、ＩＲ源の２つのアレイ９０が取り付けられた直列型ベルト炉の側面図である。例えば、２つのアレイが両側から封止対象端部を加熱することができるようにベルト間に追加アレイを提供し、上に向けることができる。即ち、フリットのより速い及び／又はより均一な溶融を確実にするため、フリットの両側に熱供給ができる。端部封止を確実にするため、同種又は異なる手段で同様な方法で２つのアレイ９０を制御することができる。代替として、例えば、上述の縞の問題を軽減することに役立てるため、アレイ間にオン‐オフのサイクルに若干の遅延又は若干異なったオン‐オフ構成を導入することもできる。

上述及び／又は他の例示的実施形態には、その波長範囲でのエネルギーの大部分を与えるべく操作可能な、調整可能なＩＲ熱源を含むことができる。ＩＲ熱源は、例えば、フィルム、塗薬、塗料、はんだガラス、金属、金属及び／又はセラミックコーティング、（溶接）ビード、プロファイル、等のような、ガラス又はセラミック基板表面に塗布された塗布材料を決められた温度まで選択的に加熱するために使用し、それにより、望ましい物理的及び／又は化学的変化（例えば、溶融、焼成、化学的特性変化、ガス放出、等のような）をもたらすために使用することができる。

発明のある例示的実施形態では、当該域に局所的又は拡散性エネルギー移転をもたらす構成で加熱素子の配置を提供することができる。発明のある例示的実施形態では、予め決められたスペクトル反応を生じるようにＩＲ電球を設計することができる。ＩＲ電球は電圧調整によりさらに細かく調整することもできる。このように、例えば、おおよそのスペクトル反応を生じる電球を提供し、少なくとも１つのピーク波長をさらに細かく調整するための電圧調整を提供することにより、望ましいピーク波長を作り出すことができる。発明のある例示的実施では、この取り組みにより、電圧を例えば小さい増分で細かく制御することができ、それにより、全体的な電力消費をより少なく、システムに対する電気的ストレスを小さくする、等のことが可能となるため、有利である。

その素子（例えば、タングステンや他素子）を距離及び／又は断面積の点で調整すれば、あるピーク波長を放射するように電球を制作することもできる。これらの寸法変更は、抵抗、したがって発熱量を変更することに役立ち、さらには、放射エネルギースペクトルに影響を与えることができる。上で言及したように、近赤外線（ＮＩＲ）及び／又は短波長赤外線（ＳＷＩＲ）帯域のＩＲ光を使用することができる。そのようなスペクトルには一般には、例えば、それぞれ７５０〜１４００ｎｍ、１４００〜３０００ｎｍの波長を含む。ＶＩＧ用途で使用可能なフリットには、この範囲のエネルギーを吸光できるように調整することができるものがいくつかある。そのようなフリット材料が、それを支持するガラス基板が相対的に低い吸光率であるスペクトルに渡って相対的に平準化された吸光率を備えるように、フリット材料を調整することも（例えば、色素及び／又は添加物の使用により）できる。したがって、発明のある例示的実施形態では、ガラス向けに高い吸光率の波長範囲から外れるように、フリット向けに高い又はピーク吸光率の波長範囲には近づくように、素子を調整することができる。発明のある例示的実施形態では、約１３００ｎｍから１７００ｎｍの波長が有利であるということがわかっており、この帯域ではフリット材料は吸光率が高い一方で、ガラスの吸光率は比較的低い。上で指摘したように、エネルギーの大部分を放射することになる周波数を制御するため、電圧を変えることによって、これら素子をさらに調整することができる。

図１２は例示的ガラスフリットにおける、対波長の透過率、反射率、吸光率をプロットしたグラフである。見るとわかるように、フリットは１３００〜１７００ｎｍのＩＲ波長による加熱に最適化されている。発明のある例示的実施形態では、フリット材料はバナジウムを主成分とするフリット材料でよい。例えば、『バナジウムを主成分とするフリット材料、及び／又は同材料の製法』（ａｔｔｙ．ｄｋｔ．３６９１−２１７２）という表題の出願番号１３／ を参照のこと。同特許はその全体を本明細書に援用し本明細書の一部とする。例えば、フェロ２８２４Ｂや２８２４Ｇフリットを含む、他のフリット材料を使用することでもできる。例えば『改良フリット材料及び／又は同材料を含む真空断熱ガラスユニットの製法』（ａｔｔｙ．ｄｋｔ．３６９１−２３０７）という表題の出願番号１３／ を参照のこと。発明の異なる実施形態では、他のいわゆる『無鉛』フリットも使用することができる。

図１３は、３．２ｍｍ透明フロートガラスにおける、波長に対するガラス吸光率を示すグラフである。図１３はまた、異なるピーク波長で作動しているタングステン素子の出力の例示的プロファイルを示すものでもある。見るとわかるように、ガラスの吸光率は波長２．５ミクロンをちょうど超えるまでは徐々に上昇し、そこでおおよそ垂直の急上昇となる。したがって、ＩＲ加熱素子（及びＩＲフリット組成物）をＮＩＲ及び／又はＳＷＩＲ帯域へ、例えば、ＩＲ吸光率が比較的低い１．１４又は１．３０ミクロン付近のピークへ調整することが望ましい。発明のある例示的実施形態では、ガラス基板に比べてフリットがＩＲ素子から少なくとも約２倍の熱を吸収するように、フリットをある波長へ調整するが、少なくとも約３倍の熱吸収がより好ましく、さらには３．５倍以上の熱吸収がより好ましい。

図１４は例示的ＩＲ加熱素子について電圧と温度の相関を示す。見るとわかるように、電圧が高いほど温度は低い。ガラスは全電圧においてフリットよりも低い温度のままであることもわかろう。理解されるように、発明のある例示的実施形態では、高いガラス／フリットの温度差は望ましい。上で説明したように、このことはＩＲ加熱素子からのピーク出力を、フリットの吸光範囲へ近づけ、ガラスの吸光範囲から遠ざけるように調整することで達成することができる。

例えば、加熱プロファイルを調整する場合において、エネルギー流束を制御するために、素子と加熱対象部分の距離もまた調整することができる。言い換えると、発明のある例示的実施形態では、ＩＲ放射体と加熱対象部分間の垂直距離は調整可能である。そのような移動を可能とするために、ねじジャッキ又はその他同種類のものを使用することができる。発明のある例示的実施形態では、移動は手動又は自動で可能である。発明のある例示的実施形態では、加熱対象部分に対し、ＩＲ放射体を垂直方向に固定した位置に提供することができる。一般に、ＶＩＧユニットのガラス上部からの距離は、約２〜１０" が望ましいといえようが、３〜６"がより好ましく、時には約４"が望ましいといえよう。

隣接する加熱素子間の距離を変えることによって、エネルギー流束もまた調整することができる。発明のある例示的実施形態では、隣接する電球については２−６"（時には４"）の中央間距離を取ることができる。この例示的中央間距離は適切な熱量を発生させる場合において有利であるということがわかっている。電球を互いに近接させすぎるとフリット材料及び／又は基板に対して供給される熱が多すぎるということになりうる。

本発明の異なる実施形態では、加熱対象域に対して異なる角度で放射体を提供することができる。例えば、物品を単純に挿入したり取り除いたりする例示的静止オーブンでは、据え付け表面（例えば、加熱対象部分のまっすぐ上の表面）に対しおおよそ９０度（例えば、±１５度）の電球角度が、望ましい加熱プロファイルを作る点で有利であるということがわかった。対照的に、ローラー式コンベヤーシステムで製品を出し入れする例示的オーブンでは、おおよそ４５度（例えば、±１５度）の電球角度が望ましい加熱プロファイルを作る点で有利であるということがわかった。即ち、発明のある例示的実施形態では、チャンバーでは通常水平方向に向けられた一般的には長形電球を、通常はＶＩＧ半組立品の上表面及び／又は下表面に垂直に又はＶＩＧ半組立品の上表面及び／又は下表面に向かって／離れて角度を付けた状態で使用することができる。発明のある例示的実施形態では、電球はＶＩＧ半組立品の上及び／又は下に提供することができる。

発明のある例示的実施形態では、ＩＲ素子によって発生させた熱を集束させることに役立てるため、１つ又は複数の裏当鏡又は他の鏡を使用することができる。

発明のある例示的実施形態では、対流式、伝導式、及び／又は他冷却手段により加熱素子自体を冷却することができる。

加熱対象塗布材料（例えば、セラミック材料、水又は他溶媒を主成分とする展色剤（ビヒクル）やバインダー、塗料、コーティング、はんだガラス、金属、例えば熱分解性又はスパッタ膜等を含む金属系及び／又は半導体系コーティング、等を含むことができるフリットスラリー）は、エネルギーを吸光し、支持されているガラスやセラミック基板より速い速度で熱くなることが可能である。この選択的加熱は、例えば、塗布材料に比べ低い熱蓄積と関連し、基板の特性に対する熱の影響が少ないという点で有利である。したがって、基板を加熱処理（例えば、倍強度や強化ガラス）する場合、部分にエネルギーを与える周波数はガラス基板よりむしろ塗布材料に向けられるため、そのバルク特性をほとんど変えることなく行うことができるとうことは理解されよう。

図１５は、発明のある例示的実施形態によるフリット材料の吸光特性のグラフを示す。例示的グラフはナノメートルでの波長に対する吸光率を示している。フリット１及びフリット２という２つの異なるフリット材料を示す。フリット１はその出願内容全体を本明細書に援用し本明細書の一部としている出願番号１３／ （ａｔｔｙ．ｄｋｔ．３６９１−２３０７）の発明のある例示的実施形態による改良フリット材料であり、フリット２は従来型フリット材料である。また２種類の異なるガラスも示す。第１ガラスは従来型の透明フロートガラスである。第２ガラス（住宅用低放射（ＲＬＥ）ガラス）はコーティングを施したガラス基板であるが、発明の異なる実施形態では異なる低放射ガラスを使用することもできる。グラフでわかるように、フリット１ではフリット２に対し吸光特性が向上している。実際、フリット１は例示グラフ全域で８０％を超える吸光率を、グラフ大部分で９０％又は９０％近辺の吸光率を維持している。逆に、フリット２は波長３００ｎｍ範囲で最大の吸光率を示し、その後中波長から長波長の赤外線範囲では約２０％の吸光率まで急速に下落している。

既に示したように、フリット２はガラス基板によく見られるものと同じような吸光特性を持つ。したがって、フリット２をそのようなガラス基板に処置した場合、ガラスとフリットの両方が同じような量の赤外線エネルギーを吸光することができる。同様な赤外線エネルギー吸光特性は、フリットとガラス基板の両方が同じような加熱プロファイルを持つことを可能にしている。対照的に、フリット１の吸光特性は、大いに向上した赤外線エネルギー吸光能力を提供する。したがって、発明のある例示的実施形態では、問題の赤外線波長の少なくとも相当部分に対して、例えば、約８０％超の高い赤外線吸光率を持つフリット材料を提供することができるが、８５％超が好ましく、さらに約９０％超がより好ましい。発明のある例示的実施では、５０％又は７５％のＩＲ吸光率もまた可能であるといいうことはもちろん理解されよう。

ある場所の選択的又は優先的加熱は有利ではあるが、本出願の発明者は、物品の加熱プロファイルが全体として重要であるということも認めてきた。上で指摘したように、強度喪失は一枚岩的な（モノリシックな）物品にはリスクとなる。しかしながら、本出願の発明者はこのリスクはＶＩＧユニットで高まると認めている。他の言い方をすれば、ＶＩＧユニットで使用される基板は、その対応する一枚岩的なガラス基板より、強度喪失に対して影響を受けやすい。したがって、発明のある例示的実施形態は、基板温度を好ましくは３７５℃より高い状態に１分間ならないことを確実にするのに役立つが、３５０℃より高い状態に１分間ならないことがより好ましく、さらには３２５℃高い状態に１分間ならないことがより好ましい。

さらには、ガラス基板全体としての均一な温度制御もまた最終的な性能に影響を与える。したがって、フリットと基板の両方に対しての加熱の均一性が望ましい。そのような均一性は『ホットスポット』即ち局所的過熱域の生成を回避することに役立つという点で有利である。そのようなホットスポットはガラス基板の強度喪失、フリットにおける泡沫やエアポケット形成、フリットの過焼成、等の原因となりうる。基板表面及び／又はフリットの温度差は±５℃を超えないことが好ましく、±２℃を超えないことがより好ましい。

ＩＲ加熱に使用されるチャンバーの内表面が、ＩＲ光線の反射原因となるということがわかっている。これらの反射はまた、潜在的にフリット及び／又は基板の内部又はその上で『ホットスポット』の原因となり、その結果、チャンバー内及び／又は基板上で全体的な温度均一性の減少をまねく可能性がある。したがって、発明のある例示的実施形態は、チャンバー内のある表面の表面特質を変えることによりエネルギーの拡散パターンを作り出すことでガラス基板とフリットの温度制御に役立つ。これら表面への変化はまたガラス表面からの反射による影響を軽減することに役立つ。

より具体的には、発明のある例示的実施形態は、定方向反射を軽減し及び／又は反射の拡散パターンを多く作り出すことに役立つ『かすんだ』内壁面を組み込むことができる。これは、より『ぴかぴかの』（したがって反射性の）金属材料ではなく、高温耐熱硬化中詰材料の内壁を提供することで達成することができる。発明のある例示的実施形態では、中詰材料は高温耐熱のシリカを主成分とするロックウール又はその他同種類のものでよい。硬化中詰材料はよりかすみの度合いが高く、したがって放射においてより拡散したパターンを作り出し、その結果としてより均一性の高い加熱をもたらすことに役立つ。中詰壁内側にさらに断熱材を提供することもできる。発明のある例示的実施形態では、内壁材料は、少なくともＩＲ範囲で低反射性を備えたもの、例えば、５０％未満でよいが、２５％未満がより好ましく、さらには２０％未満がもっと好ましく、できれば１０〜１５％未満、時にはそれもさらに下回るものがよい。そのような場合、反射するＩＲ量を、拡散パターンで軽減することができる。

発明のある例示的実施形態では、対流又は他加熱手段により予熱を提供することができるが、発明のある例示的実施形態は予熱を伴わない。代わりに、チャンバーを高温（例えば、１００℃）で維持し、ガラスのいくつか又は全てをＩＲ加熱素子だけで加熱することもできる。そのような場合、ガラスのいくつか又は全てに対し予熱するために、及び／又は高温（例えば、１００℃）を維持するために、ＩＲ加熱素子を５０％の電圧で作動させることができる。一方、実際の封止工程には７０〜８０％の高い電圧を提供することができる。発明のある例示的実施形態では、これら２つのモード用に５０％と８０％の電圧を提供できるが、電圧は、例えば、好ましくは±１０％で、より好ましくは±５％のように、多少変動してもよい。以下に詳細に示すように、５０％と８０％の電圧での結果は予想外の驚くべきものである。

上で言及したように、ＩＲ照射密度は強度喪失の原因としては大きな要因であった。要するに、短いレシピ（熱処理条件）時間を実現するための全ランプ使用は、結果的にはＶＩＧのほぼ完全な強度損失をもたらす。一方で半分の電球電力密度の使用（５０％電球使用）はコーティングを施したガラスと透明ガラスの両方で最高の強度保持となり、破損についてもほぼ等しい程度にとどまる。半分の電球密度（５０％電球使用）でのＩＲ電圧が、５０％と８０％で最高の強度保持となったことは、予想外で驚くべきことであった。他電圧は、破損パターンに基づき強度喪失が大きいという結果となった。

以下の技術を使って熱プロファイルを作った。
１．ガラスを温めるため対流熱を使って１００℃で開始した。
２．対流ファンをオフにした。２〜３分間の間、ガラスが安定するに任せた。これは、ＳＷＩＲでの対流空気流動による温度の不均一性を軽減した。
３．２７５℃まで３分間の加熱を加え、その後ガラス／フリットを２７５℃で安定化させるため、温度を３分間維持できるように時間とＩＲを調整した。
４．電圧４０％、５０％、及び６０％での全電球（１００％電球使用）と電圧５０％、６０％、７０％、８０％、９０％での半電球（５０％電球使用）について、電圧マトリックスに基づき段階的温度上昇はピーク温度３５０℃を目標と定めた。
５．ＩＲ電圧は３５０℃で１分間維持できるように調整された。
６．冷却にはＩＲ減少３０秒後に最大空気量の注入とした。これはオーブンとガラスの冷却を加速し、強度喪失への熱の影響を最小化した。

温度測定には１９熱電対システムを使用した。可能な限り最善の温度均一性を実現するためＩＲ電圧を適宜調整した。段階的温度上昇とピークでの維持に、おおよそ１０℃（±５℃）の均一性を実現した。

全プロファイル完成後、コーティングを施した標準強化ガラス（７８／３１）／透明１４×２０標準強化ガラスを組み合わせたもの（フリット無し）を使ってそれぞれ運転をした。しかしながら、発明の異なる例示的実施形態では、異なる熱処理可能な及び／又は他の二重、三重、四重の銀を主成分とするコーティングを組み込むことができることは理解されよう。バネ式パンチで長周囲の中央部１インチ内側に破損箇所を作った。

オーブンの冷却が破損の大きな原因であることがわかった。したがって、発明のある例示的実施形態には、オーブンに取り付けられた空気管を含むことができる。発明のある例示的実施では、弁がオンの時にオーブンに７０〜８０ｃｆｍの空気を供給することができ、それにより段階的温度上昇中に発生した熱をある程度除去し、またガラスをより速く冷却できるようにできる。

上で指摘のように、発明のある例示的実施形態は、段階的温度上昇中は対流式加熱を必要とせず、代わりにＩＲ加熱のみを使用する。ガラス温度が１００℃に達した後、ヒーターとファンをオフにすることを可能にする例示的技術のおかげで、冷却工程中、素子をより冷却しその潜熱を減少させることが可能となっている。したがって、発明のある例示的実施形態では、これら技術はオーブン全体と加熱素子からの熱負荷を軽減することに役立ち、その結果冷却中に取り出す総熱量を減少させることができる。

下表は、電圧及び電球パラメーター毎の破損をまとめたもので、実際のレシピ（熱処理条件）と熱プロファイルを以下に提供する。

この例示的データにより、『同じ』熱プロファイルに基づくＩＲ電圧と密度の点でいくつかの観察結果を導くことができる。全電球（１００％電球使用）は、両電球で深刻な強度喪失の原因となり、コーティングを施した物品がより影響を受けた（完全に強度喪失）。半電球（５０％電球使用）では、コーティング及び透明製品の両方でより同じような影響となり、強度喪失の影響は少なかった。

概して、半電球（５０％電球使用）には電圧５０％と８０％で２つの最良強度破損域があった。半電球密度（５０％電球使用）には、ガラスと電球間距離を４インチ、電球間４インチの間隔をおいて配置した２，０００ワット電球が必要となる。発明のある例示的実施形態では、ＩＲ電球からのＩＲエネルギーの著しいオーバーラップを回避することが有利となろう。全試行での強度破損は、４×２０シートでかなり均一性のある破損を示し、均一な加熱／冷却に十分な温度均一性があることを意味した。

下表は、例示的加熱プロファイル処置と、電圧４０％、全電球（１００％電球使用）試行でのこれら処置の測定温度を確認するものである。この情報は、上部と底部それぞれの場所につき温度対時間をプロットしたものを、図１６а〜ｂに視覚的に示す。

下表は、例示的加熱プロファイル処置と、電圧５０％、全電球（１００％電球使用）試行でのこれら処置の測定温度を確認するものである。この情報は、上部と底部それぞれの場所につき温度対時間をプロットしたものを、図１７а〜ｂに視覚的に示す。

下表は、例示的加熱プロファイル処置と、電圧６０％、全電球（１００％電球使用）試行でのこれら処置の測定温度を確認するものである。この情報は、上部と底部それぞれの場所につき温度対時間をプロットしたものを、図１８а〜ｂに視覚的に示す。

下表は、例示的加熱プロファイル処置と、電圧５０％、半電球（５０％電球使用）試行でのこれら処置の測定温度を確認するものである。この情報は、上部と底部それぞれの場所につき温度対時間をプロットしたものを、図１９а〜ｂに視覚的に示す。

下表は、例示的加熱プロファイル処置と、電圧６０％、半電球（５０％電球使用）試行でのこれら処置の測定温度を確認するものである。この情報は、上部と底部それぞれの場所につき温度対時間をプロットしたものを、図２０а〜ｂに視覚的に示す。

下表は、例示的加熱プロファイル処置と、電圧７０％、半電球（５０％電球使用）試行でのこれら処置の測定温度を確認するものである。この情報は、上部と底部それぞれの場所につき温度対時間をプロットしたものを、図２１а〜ｂに視覚的に示す。

下表は、例示的加熱プロファイル処置と、電圧８０％、半電球（５０％電球使用）試行でのこれら処置の測定温度を確認するものである。この情報は、上部と底部それぞれの場所につき温度対時間をプロットしたものを、図２２а〜ｂに視覚的に示す。

下表は、例示的加熱プロファイル処置と、電圧９０％、半電球（５０％電球使用）試行でのこれら処置の測定温度を確認するものである。この情報は、上部と底部それぞれの場所につき温度対時間をプロットしたものを、図２３а〜ｂに視覚的に示す。

上で説明の例示的プロファイルには、例えば、電球に対するＶＩＧ半組立品の位置に基づくなど、電球のオン−オフ周期を伴うものではないということは理解されよう。むしろ、発明のある例示的実施形態では、電球は温度要件のみに基づき制御することができる。

半電球密度（即ち５０％電球使用）と全電球密度（即ち１００％電球使用）との関連で、発明のある例示的実施形態を説明してきた。このことはオン・オフ切り替えをされる電球のアレイにおいて、おおよその電球数を指すことは理解されよう。即ち、半電球密度（即ち５０％電球使用）とは、おおよそ二分の一の電球がオンで残りはオフである、等の状態を指す。そのようなシナリオでは、他の全電球がオン、等でもよいが、発明の異なる実施では他の組み合わせも可能である。発明のある例示的実施での使用に適切な電球には、キャッスル・ソーラー（Ｃａｓｔｌｅ Ｓｏｌａｒ）より市販されているものを含む。

本明細書に記載の本発明の例示実施形態は、様々な異なるＶＩＧ組立品及び／又は他ユニットや構成部分との関連で使用することができるということは理解されよう。例えば、基板は、ガラス基板、倍強度ガラス基板、強化ガラス基板、等でよい。

本発明は最も実用的で好ましい実施形態と現在考えられるものとの関連で説明されているが、本発明は開示された実施形態のみに限定されるべきものではなく、むしろ逆に、添付特許請求の趣旨及び範囲の中に含まれる様々な変更や同等の配置をもその範囲とすることが意図されているということは理解されなければならない。

Claims (13)

1. 近赤外線（ＮＩＲ）及び／又は短波長赤外線（ＳＷＩＲ）帯域のピーク波長でのＩＲ放射線放射が制御可能な複数の電球からなる複数の赤外線（ＩＲ）加熱素子であって、5.08-15.24cmの中央間距離を取るため互いに間隔をおき、ＶＩＧ半組立品の、上表面の上、及び／又は下表面の下に、垂直方向5.08-25.4cmの場所に配置した前記複数の赤外線加熱素子を含む装置に、その間にフリットを含むシール材料を有する第１及び第２のガラス基板を備える前記ＶＩＧ半組立品を挿入することと、
   前記ＶＩＧ半組立品の前記第１及び第２のガラス基板に対し前記フリットを優先的に加熱するために、前記複数のＩＲ加熱素子によって作り出されるピーク波長が変動するように供給電圧値が調整可能である前記複数のＩＲ加熱素子によって、前記ＶＩＧ半組立品周辺部近傍に提供された前記シール材料の前記フリットを、端部シール形成のために加熱することと、
   前記加熱中、半電球密度が採用されるように、前記複数の電球の２分の１が、前記シール材料を加熱するために「オン」の状態であり、前記複数の電球のもう一方の２分の１が「オフ」の状態であることと、
   を含み、
   前記フリットの加熱中、前記ＶＩＧ半組立品の前記第１及び第２のガラス基板が１分間より長い間３２５℃に達することはない、
   端部シールを有する真空断熱ガラス（ＶＩＧ）ユニットの製造方法。
2. 前記ピーク波長が１３００ｎｍから１７００ｎｍの間である、
   請求項１に記載のＶＩＧユニットの製造方法。
3. 前記ＶＩＧ半組立品の前記第１及び第２のガラス基板に比べ、前記フリットが少なくとも３倍のエネルギーを吸光しうるように前記ピーク波長を選択する、
   請求項１又は２に記載のＶＩＧユニットの製造方法。
4. 前記ＶＩＧ半組立品の前記上表面、及び／又は前記下表面に対し、前記ＩＲ加熱素子を９０°の角度の方向に合わせる、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のＶＩＧユニットの製造方法。
5. 前記ＶＩＧ半組立品の前記上表面、及び／又は前記下表面に対し、前記ＩＲ加熱素子を４５°の角度の方向に合わせる、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のＶＩＧユニットの製造方法。
6. 前記ＶＩＧ半組立品の前記上表面、及び／又は前記下表面上の温度変動が±５℃を超えない範囲の安定的加熱環境を維持する、
   請求項１から５のいずれか一項に記載のＶＩＧユニットの製造方法。
7. さらに加熱素子を使用すること無く、前記ＩＲ加熱素子により、前記装置内部を、端部シール形成に必要な温度よりは低い温度である第１高温設定に維持することをさらに含む、
   請求項１から６のいずれか一項に記載のＶＩＧユニットの製造方法。
8. 前記ＶＩＧ半組立品を前記装置に挿入後、前記第１高温設定から端部シール形成に必要な前記温度まで電圧変更により変えるため、前記ＩＲ加熱素子の出力を調整することをさらに含む、
   請求項７に記載のＶＩＧユニットの製造方法。
9. 近赤外線（ＮＩＲ）及び／又は短波長赤外線（ＳＷＩＲ）帯域のピーク波長でのＩＲ放射線放射が制御可能な複数の電球からなる複数の赤外線（ＩＲ）加熱素子を含み、少なくとも１つの加熱対象域を有する装置に、その間に少なくとも部分的に位置するフリットを含むシール材料と、スペーサーと、空間と、を有する第１及び第２のガラス基板を備え、前記空間の周辺部が前記シール材料によって規定されるＶＩＧ半組立品を提供することと、
   前記ＶＩＧ半組立品の前記第１及び第２のガラス基板に対し前記フリットを優先的に加熱するために、前記複数のＩＲ加熱素子によって、前記ＶＩＧ半組立品の周辺部近傍に提供された前記シール材料の前記フリットを、端部シール形成のために加熱することと、
   前記加熱中、半電球密度が採用されるように、前記加熱対象域の前記複数の電球の２分の１が、前記シール材料を加熱するために「オン」の状態であり、前記加熱対象域の前記複数の電球のもう一方の２分の１が「オフ」の状態であることと、
   を含み、
   前記フリットの加熱中、前記ＶＩＧ半組立品の前記第１及び第２のガラス基板が１分間より長い間３２５℃に達することはない、
   端部シールを有する真空断熱ガラス（ＶＩＧ）ユニットの製造方法。
10. 前記ピーク波長が１３００ｎｍから１７００ｎｍの間である、
    請求項９に記載のＶＩＧユニットの製造方法。
11. 前記ＶＩＧ半組立品の前記第１及び第２のガラス基板に比べ、前記フリットが少なくとも３倍のエネルギーを吸光しうるように前記ピーク波長を選択する、
    請求項９又は１０に記載のＶＩＧユニットの製造方法。
12. 前記ピーク波長を調整するために前記複数の電球に提供される電圧を調整することをさらに備える
    請求項９から１１のいずれか一項に記載のＶＩＧユニットの製造方法。
13. 前記加熱後に、大気圧より低い気圧に前記空間を排気することをさらに備える
    請求項９から１２のいずれか一項に記載のＶＩＧユニットの製造方法。

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